Evaluación experimental de sensores fotónicos integrados basados en estructuras interferométricas bimodales de cristal fotónico en nitruro de silicio

Abstract

[ES] En la actualidad, la nanotecnología es un ámbito que está en constante crecimiento y que puede ser utilizado en una gran cantidad de campos, como por ejemplo, el de la medicina. Dentro del campo médico, una de sus principales aplicaciones es el desarrollo de biosensores, donde la tecnología nanofotónica es una de las que mayor interés despierta para el desarrollo de sistemas de análisis. Estos, a partir del diseño de estructuras que normalmente son dieléctricas y del estudio de los cambios en las propiedades de la luz cuando interactúan con el medio externo, posibilitan la detección de multitud de analitos, como pueden ser ADN o proteínas, con un elevado nivel de sensibilidad, permitiendo usar pequeños volúmenes de muestra. Durante el desarrollo de este trabajo, analizaremos la estructura y el funcionamiento de un tipo de sensores interferométricos, basados en estructuras periódicas de tipo corrugada bimodal de cristal fotónico en nitruro de silicio. Además, caracterizaremos en aire dos tipos de chips con distintas configuraciones de la estructura periódica con longitudes significativamente diferentes, para ver cada una de ellas qué respuesta interferométrica tiene. Para posteriormente, seleccionar las configuraciones/estructuras de los chips que mejores prestaciones tengan, para poder caracterizarlas en agua y agua más 10% de etanol, y realizar así, su evaluación experimental mediante los experimentos de cambio de medio para los dos tipos de chips, primero mediante el seguimiento espectral y segundo midiendo en potencia a una longitud de onda con el objetivo de demostrar su capacidad de sensado.

[EN] At present, nanotechnology is a field that is constantly growing and can be used in a large number of fields, such as medicine, for example. Within the medical field, one of its main applications is the development of biosensors, where nanophotonic technology is one of the most interesting for the development of analysis systems. These, based on the design of structures that are normally dielectric and the study of changes in the properties of light when they interact with the external environment, make it possible to detect a multitude of analytes, such as DNA or proteins, with a high level of sensitivity, allowing the use of small sample volumes. During the development of this work, we will analyze the structure and performance of a type of interferometric sensors, based on periodic structures of bimodal corrugated type of photonic crystal in silicon nitride. In addition, we will characterize in air two types of chips with different configurations of the periodic structure with significantly different lengths, to see what interferometric response each of them has. Subsequently, we will select the best performing chip configurations/structures to characterize them in water and water plus 10% ethanol, and perform their experimental evaluation by means of medium change experiments for the two types of chips, first by spectral tracking and second by measuring power at one wavelength in order to demonstrate their sensing capability.